鄭慧攀

（福建福州）

試析淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)

鄭慧攀

（福建福州）

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動之下，我國現(xiàn)代交通的發(fā)展也出現(xiàn)了日新月異的變化，在交通工程建設(shè)中也經(jīng)常性的遇到淺埋偏壓軟弱圍巖隧道的施工需要。而這一類隧道由于其自身的一些特點(diǎn)在施工過程中會出現(xiàn)一些比較難以解決的問題。本文將針對目前我國淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展過程中出現(xiàn)的一些問題以及發(fā)展的成績與發(fā)展的方向進(jìn)行分析探討，希望為我國交通建設(shè)提供相關(guān)的參考。

淺埋；偏壓；軟弱圍巖；隧道施工

由于我國復(fù)雜的地理特點(diǎn)，在交通工程的建設(shè)當(dāng)中會遇到各種各樣的復(fù)雜狀況，這些狀況十分考驗(yàn)工程施工的技術(shù)，對工程施工的安全性、質(zhì)量、效率等方面也產(chǎn)生了較多的影響。因此，施工技術(shù)的發(fā)展是與實(shí)踐并行的。淺埋偏壓軟弱圍巖隧道是在交通建設(shè)中經(jīng)常會遇到的一類比較復(fù)雜的現(xiàn)象。如果在施工過程中稍有不慎則會造成坍塌或地面開裂等現(xiàn)象，從而對人身安全以及施工進(jìn)度等方面帶來嚴(yán)重的不利影響。因此，需要格外注意。

1　淺埋偏壓軟弱圍巖隧道的特點(diǎn)

1.1淺埋偏壓軟弱圍巖隧道的問題

在隧道的建設(shè)中承載拱的施工建設(shè)以及質(zhì)量保證是十分重要的環(huán)節(jié)。相較于深埋隧道而言，淺埋隧道在承載拱的建設(shè)這一方面面臨著比較大的困難。淺埋隧道大部分伴隨著表面軟弱堆積物、風(fēng)化帶、地形偏壓、軟弱圍巖等特殊地形[1]，這些地形、地質(zhì)的性質(zhì)特點(diǎn)對隧道的開挖帶來嚴(yán)重的不利影響。在隧道開挖的過程中或是開挖完成后往往會出現(xiàn)隧道凈空收縮、拱頂下沉、地表開裂、掌子面失穩(wěn)等現(xiàn)象[2]。

在隧道施工遇到這種情況時通常采取的措施是：控制地表下沉措施和掌子面穩(wěn)定措施。由于埋深對地表下沉有著十分大的影響，當(dāng)對隧道施工采取深埋時，承載拱會形成在隧道橫斷面內(nèi)，由開挖引起的下沉范圍將會限制在隧道周邊。當(dāng)對隧道施工采取淺埋時，一般不會形成承載拱，開挖引起的下沉范圍直接擴(kuò)展到地面，并且沒有承載拱的作用，對支護(hù)以及支撐力沒有起到促進(jìn)作用，導(dǎo)致支護(hù)下沉，隧道穩(wěn)定性差。在實(shí)際施工過程中，針對這一情況，施工人員提出了垂直錨桿、藥液壓注、輔助施工等方法[3]。另外，在淺埋隧道中掌子面前方會出現(xiàn)大面積的先行下沉，因此，對掌子面前方地層的改善、水平高壓旋噴、管棚等輔助措施的研究實(shí)踐十分重要。為了保證施工安全以及工程的質(zhì)量、推進(jìn)工程順利完成，在進(jìn)行淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工時采取有效的技術(shù)措施與正確的施工方法、注意支護(hù)形式的合理性是十分必要的。由此可見，淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)的分析探究是十分有必要的。

1.2隧道偏壓形成的原因

隧道偏壓是由于多種復(fù)雜原因引起圍巖壓力呈明顯的不對稱性的現(xiàn)象，在這種狀況之下隧道支護(hù)受偏壓荷載，導(dǎo)致隧道的穩(wěn)定性受影響。隧道偏壓的形成原因主要如下：

1.2.1施工

一般的淺埋偏壓軟弱圍巖隧道中，圍巖壓力具有一定的穩(wěn)定性，但是十分脆弱，這就要求施工人員在進(jìn)行圍巖開挖的過程中要十分小心翼翼，一旦施工方法出現(xiàn)問題，就會改變圍巖的穩(wěn)定性，應(yīng)力集中會引起隧道偏壓，造成斷面局部坍塌。如果處理不當(dāng)，會阻礙施工計劃。

1.2.2地質(zhì)

地質(zhì)原因?qū)τ谑┕ざ允鞘旨值?，有些軟弱圍巖具有十分的典型性。主要表現(xiàn)為：節(jié)理發(fā)育、產(chǎn)狀傾斜、裹挾滑面或軟弱面[4]。在對這類地質(zhì)特點(diǎn)的地段進(jìn)行施工時，必須保持高度的警惕性，其巖體十分脆弱，容易滑動。

1.2.3地形

如果在隧道工程的選址上遇到依山而建的情況，由于地面具有明顯的傾斜度，會形成較大的側(cè)壓力，加之隧道為淺埋。

2　國內(nèi)外淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工現(xiàn)狀

在國外，特別注重對軟弱圍巖隧道的施工的地質(zhì)超前預(yù)報工作，并且已經(jīng)在管理部門和廣大工程技術(shù)人員中達(dá)成共識。在淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工中已經(jīng)形成了專門的地質(zhì)隊(duì)伍，有些是施工單位自己配備的，有的則是業(yè)主配備的。他們依據(jù)施工設(shè)計圖紙進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報和量測工作。通過這一方式能夠有效地減少塌方、瓦斯爆炸、突水突泥、巖爆和煤與瓦斯突出等地質(zhì)災(zāi)害，為施工工作的順利展開提供保證，節(jié)約工程成本。因此，不論是承包商還是施工單位都對隧道施工地質(zhì)工作高度重視。

目前，我國在淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工過程中主要采用的是套拱施工、超前支護(hù)、預(yù)留核心土開挖方法以及風(fēng)鎬配合人工開挖、局部堅石弱爆破等方法、新奧法。相較于傳統(tǒng)的施工方法有了很大的進(jìn)步。

3　我國淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)實(shí)踐發(fā)展

3.1技術(shù)實(shí)踐——以大嘩山隧道為例

重慶巫奉高速A3合同段騾坪隧道施工隊(duì)進(jìn)行了隧道施工建設(shè)，其施工方式具有一定的代表性，因此，本文以大嘩山隧道施工技術(shù)為例對我國目前淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展做出比較具體的分析。

重慶巫奉高速A3合同段騾坪隧道依山而建，地表偏差較大，屬于典型的淺埋偏壓地段，其巖層斷裂較為嚴(yán)重，巖層破碎，發(fā)育大量層理、節(jié)理以及裂隙，伴隨風(fēng)化、層面交錯且地下水發(fā)育成熟，難度系數(shù)較高。在這一隧道工程施工中針對地質(zhì)特點(diǎn)采取地表處理→超前支護(hù)→環(huán)向開挖→初期支護(hù)→安裝型鋼鋼架→錨噴支護(hù)→開挖核心土→監(jiān)控測量→加強(qiáng)支護(hù)及襯砌，這一施工流程[5]。本文主要就其地表處理、開挖、監(jiān)控測量、初期支護(hù)這幾個階段所采取的措施做相應(yīng)的分析。

3.1.1地表處理

依據(jù)施工之初，其中一路段呈現(xiàn)出的左線偏壓、淺埋、軟弱圍巖的狀況，首先建立較為完善的地表排水系統(tǒng)，減少地表排水對施工的妨礙作用。接著針對拱頂覆土較薄的特點(diǎn)設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)工。為控制地表下沉及穩(wěn)定圍巖，采用地表垂直錨桿工法。在隧道之上設(shè)置垂直小導(dǎo)管并掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，利用焊接與混凝土噴射的方法對拱頂進(jìn)行加固。

3.1.2開挖

采用85％的超前支注漿強(qiáng)度對隧道進(jìn)行開挖前的處理，然后采用預(yù)留核心土開挖方法。隧道開挖要順著隧道輪廓進(jìn)行，核心土的開挖要采用單位循環(huán)進(jìn)尺。對外輪廓進(jìn)行開挖時以風(fēng)鎬開挖配合人工開挖為最佳方式。采用風(fēng)鎬分臺階開挖法對邊墻周邊及拱部弧形開挖。采用挖掘機(jī)開挖法處理中槽及核心土。局部堅石開挖施工步驟采用先進(jìn)行弱爆破堅石再利用挖掘機(jī)開挖的方法。局部堅石爆破法為淺孔控制爆破，并堅持“密眼、淺孔、多循環(huán)、少藥”原則[6]。

3.1.3監(jiān)控測量

監(jiān)控量測是隧道施工過程中至關(guān)重要的一環(huán)，尤其是對淺埋、偏壓機(jī)軟弱圍巖隧道施工過程而言。為了方便適時量測拱頂水平收斂劑下沉情況，在對隧道進(jìn)行初期支護(hù)施工之后，接下來要在隧道拱頂、拱腳、邊墻內(nèi)軌頂面標(biāo)高位置準(zhǔn)確埋設(shè)測點(diǎn)。調(diào)整開挖進(jìn)尺、工序的參考及預(yù)留變形量需依據(jù)施工監(jiān)控量測結(jié)果進(jìn)行，從而保證施工安全，促進(jìn)施工順利進(jìn)行。

3.1.4初期支護(hù)

采用常規(guī)錨噴支護(hù)對隧道進(jìn)行初期支護(hù)，針對局部圍巖變形的狀況，在隧道施工時以系統(tǒng)導(dǎo)管注水泥水玻璃雙漿液取代圍巖特軟弱地段靠山體一側(cè)系統(tǒng)錨桿，保證最大的支護(hù)效果。具體見圖1。

圖1　

3.2技術(shù)發(fā)展

針對我國目前的淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的現(xiàn)狀，在施工方法以及技術(shù)手段上，我國已有較大的發(fā)展進(jìn)步，下一步的發(fā)展方向?qū)窃趯?shí)踐中對施工方法與技術(shù)手段進(jìn)行有針對性的具體化的發(fā)展。從大嘩山隧道的施工過程可見，在具體的淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工中，施工人員已經(jīng)有意識的在進(jìn)行施工前的地質(zhì)分析。結(jié)合國外的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在今后的發(fā)展中我國的地質(zhì)超前預(yù)報工作會向更加成熟與多樣化、現(xiàn)代化、專業(yè)化的方向發(fā)展。其中，進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報所采用的相關(guān)設(shè)備也會有新的革新，實(shí)現(xiàn)方便化、高效化與安全化?；诖?，我國的淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的方向?qū)⑹鞘謴V闊的。

4　結(jié)束語

綜上所述，盡管對淺埋偏壓軟弱圍巖隧道進(jìn)行施工具有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險性以及復(fù)雜性，是一份十分艱巨的工程建設(shè)事業(yè)，但是，在我國隧道工程施工人員的不懈努力下結(jié)合國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我國在淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展過程中取得了一定的成績，并且基于我國具有自身特色的復(fù)雜的地理環(huán)境，在施工實(shí)踐中，雖遇到挑戰(zhàn)，但也得出許多具有針對性的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)以及施工原則。面對復(fù)雜的隧道施工環(huán)境，工程施工隊(duì)能保持一種成熟的思考狀態(tài)，確立正確的施工辦法，這一方面也體現(xiàn)了我國在淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展中的能力與潛力。相信在未來的發(fā)展道路上，淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)會取得更好的發(fā)展成果。

[1]呂劍云.淺埋偏壓軟弱圍巖雙連拱隧道施工技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報，2011，03：72～76.

[2]田佳，劉軍，王改鵬.三臺階七步法在大斷面淺埋偏壓軟弱圍巖隧道中的應(yīng)用[J].隧道建設(shè)，2012（S1）：85～89.

[3]劉軍.淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2012（S1）：102～ 104.

[4]臧福.淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工技術(shù)分析[J].門窗，2014，04：145.

[5]李小全.探究淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，03：22.

[6]張凱.淺談偏壓、淺埋及軟弱圍巖隧道施工技術(shù)[J].經(jīng)營管理者，2010，08：372+370.

U455.4

A

1673-0038（2015）29-0294-02

2015-7-6

鄭慧攀（1981-），男，中級，本科，主要從事隧道路基橋梁等工作。